例题 某种柴油机的气缸容积为0.82710-3m3。 设压缩前其中空气的温度47ºC，压强为 8.5104 Pa。当活塞急剧上升时可把空气压 缩到原体积的1/17，使压强增加到4.2106Pa， 求这时空气的温度。 如把柴油喷入气缸，将会发生怎样 的情况？
外界 系统
外界
热力学系统（简称系统）
在热力学中，把所要研究的对象，即由大量微观粒子组 成的物体或物体系称为热力学系统。 系统的外界（简称外界）
能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体， 称为外界。
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§4-1 平衡状态 温度 理想气体状态方程
2、平衡态
一个系统与外界之间没有能量和物质的传递，系统的 能量也没有转化为其它形式的能量，系统的组成及其质量 均不随时间而变化，这样的状态叫做热力学平衡态。
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引言 一、气体动理论的基本观点 分子的观点：宏观物体是由大量微粒——分子（或原子） 组成的。
分子运动的观点：物体中的分子处于永不停息的无规则 运动中，其激烈程度与温度有关。
分子力的观点：分子之间存在着相互作用力。
从上述气体动理论的基本观点出发，研究和说明宏观物 体的各种现象和本质是统计物理学的任务。
V MRT ＝0.108.31105 273 47 m3
M mol p
0.032 10
8.31103 m3
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§4-1 平衡状态 温度 理想气体状态方程
（2）若漏气若干时间之后，压强减小到 p，温度降到 T’。
如果用M 表示容器中剩余的氧气的质量，从状态
方程求得
2、压强p (力学参量)
压强P是大量分子与容器壁相碰撞而产生的，它等于容器壁
上单位面积所受到的正压力。 p=F/S 单位： 1Pa=1N.m-2 标准大气压 1atm=760mm.Hg=1.013×105Pa
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§4-1 平衡状态 温度 理想气体状态方程
3.温度T 反映物体冷热程度的物理量，其高低反映内部分
关系：
T=273.15+t
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§4-1 平衡状态 温度 理想气体状态方程
三、理想气体状态方程
1、状态方程
平衡态下反映气体的p、V、T 之间关系的函数式
2.理想气体
——一定量气体处于平衡态时的状态方程
定义：在任何情况下都严格遵守气体三定律和Avogadro定律的气
体称为理想气体。P 不太高 T 不太低的实际气体也可视为
M


M mol pV RT
0.032 5 108.31103
＝
8
8.31105 273 47
m3
6.67 102 kg
所以漏去的氧气的质量为
M M M 0.10 6.67102 kg 3.33102kg
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理想气体状态方程
T1
T2
形式3
P nkT
PV RT
P N R T nkT V NA
n ----分子数密度(单位体积中的分子数)
k = R/NA = 1.3810 –23 J/K ----玻耳兹曼常数
在通常的压强与温度下,各种实际气体都服从理想气体 状态方程。
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§4-1 平衡状态 温度 理想气体状态方程
子热运动的剧烈程度。(热力学参量)
热平衡态 两系统在热接触情况下，
绝热壁
有分子热运动能量的传递，
相当长时间后达到的共同 平衡态称为热平衡态。
AB
热平衡定律(热力学第零定律)
导热板
实验表明：若 A与C热平衡 B与C热平衡则 A与B热平衡
意义：互为热平衡的物体必然存在一个相同的特征--- 它 们的温度相同
理想气体。
3.理想气体状态方程
形式1
M
PV =
RT = νRT
M mol
如果压强用atm作单位，体积用L作
----摩尔数
R--普适气体恒量
R 8.31 J/K.mol
单位，则 R 0.082atm L / mol K
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§4-1 平衡状态 温度 理想气体状态方程
பைடு நூலகம்
形式2
p1V1 ＝ p2V2
例题1 容器内装有氧气，质量为 0.10kg，压强为
10105 Pa ，温度为 470C。因为容器漏气，
经过若干时间后，压强降到原来的 5/8，温
度降到 270C。
问(1)容器的容积有多大？
(2)漏去了多少氧气？
解:(1)根据理想气体状态方程， 求得容器的容积 V 为
pV M RT M mol
说明
p
（1）平衡态是一个理想状态；
（2）平衡态是一种动态平衡；
（3）对于平衡态，可以用pV 图
V
上的一个点来表示。
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§4-1 平衡状态 温度 理想气体状态方程
二 、气体状态参量
1.体积 V 气体分子所能到达的空间。(几何参量) 对于密闭容器中的气体，容器的体积就是气体的体积。 单位：（SI) m3 ;1L=1dm3=10-3 m3
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二、分子热运动的无序性及统计规律性
•单个分子的运动具有无序性 •大量分子的运动具有规律性
•布朗运动 •伽尔顿板
所谓统计规律，是指在一定的宏观条件下大量偶 然事件在整体上表现出确定的规律。
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三、气体动理论的基本思想
宏观上的一些物理量是组成系统的大量分子进行无规运 动的一些微观量的统计平均值。 宏观量：描述系统整体特征和属性的物理量 ，如 P T V 等（可实测的物理量） 微观量：描述单个微观粒子运动状态的物理量，例如： 分子质量、动量、能量等。（无法直接测量）
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§4-1 平衡状态 温度 理想气体状态方程
定义温度： 处于同一热平衡态下的热力学系统 所具有的共同的宏观性质,称为温度。
一切处于同一热平衡态的系统有相同的温度。
温标：温度的数值标度。
(1)热力学温标T，单位：K 规定：水的三相点 T3=273.16K (2)摄氏温标t ，单位：0C
水的三相点 t3=0.010C 00C——标准大气压下，冰水混合物的温度 1000C——水的沸腾点温度
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统计 方法
一个粒子的多次行为 多个粒子的一次行为
结果相同
如掷硬币：投一枚硬币一万次和投一次一万枚 硬币出现字的几率一样
•统计规律有以下几个特点: （1）只对大量偶然的事件才有意义 （2）总是伴随着涨落（对统计规律的偏离现象）
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§4-1 平衡状态 温度 理想气体状态方程
一、平衡态 1、系统与外界
大学物理电子教案
第四章 气体动理论
邯郸学院
本章内容
§4-1 平衡状态 温度 理想气体状态方程 §4-2 气体动理论的压强公式 §4-3 理想气体的温度公式 §4-4 能量均分原理 理想气体的内能 §4-5 麦克斯韦气体分子速率分布律 *§ 4-6 玻尔兹曼密度分布 §4-7 分子平均碰撞次数和平均自由程